Einführung in die Methode des Jackson Structured Programming (JSP)

327 Pages·1988·14.692 MB·German

by  Klaus Kilberth (auth.)

Klaus Kil berth
Einfiihrung in die
Methode des
Jackson Structured Programming
(JSP)
------Programmiersprachen -----------
Einflihrung in ALGOL 68,
von H. Feldmann
Einflihrung in die Programmiersprache Pascal,
von K.-H. Becker und G. Lamprecht
T echnisch-na turwissenschaftlicher Pascal-Trainer,
von H. Kohler
Einflihrung in die Programmiersprache Ada,
von Manfred Nagl
Einflihrung in die Programmiersprache FORTRAN 77,
von G. Lamprecht
FORTRAN-Trainer,
von H. Kohler
EinfUhrung in die Programmiersprache SIMULA,
von G. Lamprecht
Einflihrung in die Programmiersprache BASIC,
von W.-D. Schwill und R. Weibezahn
Einflihrung in die Programmiersprache COBOL,
von W.-M. Kahler
Einfiihrung in die Methode
des Jackson Structured Programming (JSP),
von K. Kilberth
PEARL, Process and Experiment Automation Realtime
Language,
von W. Werum und H. Windauer
Einflihrung in das Datenanalysesystem SPSS und SPSSx,
von W.-M. Kahler
SAS fUr Anfanger,
von W.-M. Kahler und W. Schulte
SPSSx fur Anfanger,
von W.-M. Kahler
VIeweg--------------------------------~
Klaus Kilberth
Einfiihnmg in die
Methode des
Jackson Structured Programming
(JSP)
Mit einem Geleitwort von Michael Jackson
Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig / Wiesbaden
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Kilberth, Klaus:
Einflihrung in die Methode des Jackson structured
programming (JSP) / Klaus Kilberth. Mit e. Geleitw.
von Michael Jackson. - Braunschweig; Wiesbaden:
Vieweg, 1988
ISBN-13: 978-3-528-04576-0 e-ISBN-13: 978-3-322-83795-0
DOl: 10.1007/978-3-322-83795-0
Das in diesem Buch enthaltene Programm-Material ist mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgend
einer Art verbunden. Der Autor und der Verlag iibernehmen infolgedessen keine Verantwortung und
werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung iibernehmen, die auf irgendeine Art aus der
Benutzung dieses Programm-Materials oder Teilen davon entsteht.
Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Verlagsgruppe Bertelsmann.
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1988
Das Werk einschliel1lich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschiitzt. Jede
Verwertung aul1erhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne
Zustimmung des Verlags unzuliissig und strafbar. Das gilt insbesondere flir
Vervielfiiltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung
und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
ISBN-13: 978-3-528-04576-0
fur Lisa
VI
Preface
It is a great pleasure to me to have the opportunity of writing a preface to Klaus Kilberth's book on
JSP. He has been an enthusiastic and expert practitioner of JSP for several years, and he is also an
experienced teacher of the method. So I was expecting his book to contain a careful exposition of
JSP, including some of its newer aspects, and that expectation has been amply fulfilled.
It is also good to see that he has included many exercises, along with their solutions, and that he
has maintained the excellent JSP tradition of explanation by story-telling: in future I shall drink my
German wine with increased pleasure, thinking of the admirable career of Gustav and how useful
his instinctive understanding of process communication proved to be in the wine trade.
I hope that you, the reader, will enjoy this book, and that you will benefit from its insights into the
task of composing correct programs.
Michael Jackson
VII
Vorwort
Was kann einen dazu bewegen, heute, wo alles von Sprachen der vierten oder sogar n-ten
Generation, von logischer Datenmodellierung, von nicht-prozeduraler Programmierung, von
Kunstlicher Intelligenz und vielen anderen zukunftstrachtigen Ansatzen spricht, weit mehr als ein
Jahrzehnt nach dem Erscheinen von Michael A. Jacksons Monographie "Principles of Programm
Design" (vgl. [10]) ein Buch uber JSP zu schreiben? Die Griinde dafUr sind vielfaltig. Zunachst sind
da einige .AuBerlichkeiten. Die Methode JSP hat sich im Laufe der Jahre zwar nicht in ihren
Grundsatzen, aber doch in ihrer Darstellung gewandelt. Besonders die VerfUgbarkeit von
leistungsfahigen Werkzeugen fUr JSP hat einen gewissen EinfluB auf die Notation. Vieles ist
praziser geworden, neue Anwendungsbereiche, z.B. Datenbanken und Dialogprogrammierung
traten mehr in den Vordergrund. Viele mit JSP erfolgreich abgeschlossene Projekte erbrachten
eine Fulle von Erfahrungen und Erkenntnissen. Das allgemeine MethodenbewuBtsein hat
erfreulich zugenommen und damit auch die Bereitschaft, sich mit diesen Dingen uberhaupt
auseinanderzusetzen.
Aus eigener praktischer Erfahrung ist die Uberzeugung gewachsen, daB JSP als Entwurfsmethode
einen konkreten, nachweisbaren (im allg. aber nur schwer meBbaren) Nutzen bewirkt. Ein weiterer
Grund ist der offenkundige Bedarf, der in immer wieder gestellten Fragen von Studenten, Seminar
teilnehmern oder Mitarbeitern von Projekten nach einer verstandlichen und ausfUhrlichen
Beschreibung von JSP zum Ausdruck kam. Neben Grunden gibt es auch Anlasse. Hier war der
AnIaB, daB wir im Rahmen eines Projektes die Unterlagen fUr die JSP-Seminare des mbp von
Grund auf neu entwickelt haben. Diese Unterlagen bilden die Basis fur den Inhalt des vorliegenden
Buches. Und der mbp Software & Systems GmbH sei herzlich gedankt, daB die Verwendung der
Unterlagen groBzugig genehmigt wurde.
Das Buch ist nicht als theoretische Abhandlung uber Software-Engineering konzipiert, sondern es
soli als Leitfaden und Handbuch zum Gebrauch von JSP bei praktischen Anwendungen dienen. Es
wird bewuBt darauf verzichtet, die Methode JSP mit anderen Ansatzen eingehend zu vergleichen.
Erstens wiirde ein ernsthafter Vergleich den Rahmen dieses Buches bei weitem ubersteigen,
auBerdem miiBten dafUr auch vergleichbare eigene Erfahrungen mit diesen Methoden vorliegen.
Das Buch ist gedacht fUr aile, die die Methode JSP lernen und anwenden wollen, also Studierende
mit DV-Interesse, Auszubildende im Bereich Informations-Technologie, alte Hasen mit dem
Wunsch, etwas Neues kennenzulernen, aber auch fUr diejenigen, die sich nur einen Eindruck von
Strukturierter Programmierung nach Jackson verschaffen wollen. Spezielle Vorkenntnisse,
abgesehen von etwas Grundwissen in Datenverarbeitung, werden nicht erwartet. DV-Einsteiger
waren eigentlich die idealen Leser, da diese im allg. noch keine "Ablaufbrille" tragen, die man den
anderen erst muhsam abnehmen muB.
Es liegt im Wesen der Methode JSP, daB sie uberwiegend in einem kommerziellen Umfeld einge
setzt wird. Entsprechend sind auch die Fallstudien und Beispiele gewahlt. Wenn Bezuge auf eine
konkrete Programmiersprache notig sind, wird das stets COBOL sein. Es gibt aber auch eine Reihe
erfolgreicher Einsatze in der ProzeBdatenverarbeitung in Verbindung mit der Sprache C.
"Algorithmiker" werden kaum eine ihrer vertrauten Anwendungen finden, aber vielleicht eine
Menge von Ideen und Anregungen zum Strukturieren und Aufbereiten ihrer Probleme.
Das Buch besteht aus drei Teilen: dem Textteil, der LOsung der Ubungen und Fallstudien sowie
einem Anhang. Der Textteil umfaBt im wesentlichen zwei Bereiche. Zunachst werden das Umfeld
und die Grundlagen von JSP erlautert. Das geschieht in den ersten beiden Kapiteln. Der zweite
Bereich, von Kapitel3 bis Kapitel 8, enthaIt die Anwendung von JSP auf Standard-Probleme und
beschreibt, wie diese mit den Mitteln von JSP formalisiert und systematisch gelOst werden konnen.
1m Kapitel9 werden Werkzeuge fiir JSP kurz vorgestellt. Aile wichtigen Begriffe und Notationen
sind im Anhang noch einmal zusammengefaBt. Die Methode wird im Textteil des Buches ausfUhr
lich besprochen und an hand von vielen Fallbeispielen veranschaulicht. Fur ein tieferes Verstandnis
VlII
ist das LOsen der Ubungen und Fallstudien dringend zu empfehlen. Die LOsungen finden Sie
geschlossen hinter dem Textteil.
Bei den Fallstudien werden drei Bereiche behandelt: klassische Batchverarbeitung, Dialog
anwendung und Textverarbeitung. Es gibt flir jedes der drei Gebiete eine Aufgabenstellung, die
nach und nach erweitert wird, urn den jeweils behandelten Stoff zu vertiefen und typische
Problemstellungen aus diesen Bereichen exemplarisch zu lOsen. Durch die Beschrankung auf diese
drei Aufgaben ist der Leser nicht bei jeder Fallstudie gezwungen, sich auf immer wied~! neue
Anwendungssituationen einzustellen. AuBerdem wird dadurch das flir die Praxis wichtige Andern
und Erweitern bestehender Entwiirfe urn zusatzliche Anforderungen geiibt. DaB das vielleicht auch
mal etwas eintonig wirkt, wird zugunsten der besagten Vorteile in Kauf genommen. Datenbank
Anwendungen werden nicht getrennt betrachtet, sondern in Verbindung mit den drei Bereichen
behandelt.
An diesem Buch haben viele, mehr oder weniger direkt, mitgewirkt. Die Teilnehmer der JSP
Seminare und die Horer meiner Vorlesungen haben durch viele Fragen und Anregungen einen
wichtigen Beitrag zu Inhalt und Darstellung dieses Buches geleistet. Meine Kolleginnen und
Kollegen beim mbp haben teils durch konkrete Mitarbeit an den Seminarunterlagen, teils mit
Kritik, Ideen und Bemerkungen geholfen, den Stoff des Buches entsprechend aufzubereiten.
Besonders intensiv haben sich Erwin Bude, Klaus Hasbron-Blume und Karl-Heinz Sylla mit der
Rohfassung des Textes auseinandergesetzt und eine Reihe von Verbesserungen vorgeschlagen. Das
miihsame Korrekturlesen hat Lisa Contzen auf sich genommen. Sieglinde Wachs und Karlheinz
Sosenheimer von der Deutschen Lufthansa AG in Frankfurt haben mir Unterlagen zur Implemen
tierung bei Stiicklisten zur Verfligung gestellt. Corinna und Hugo Ullrich haben die kniffelige
Ansteuerung des Laserdruckers vorbereitet.
Ihnen allen gilt mein ganz besonderer Dank. Allein biitte ich es wohl kaum geschafft.
KOln, Marz 1988 Klaus Kilberth
IX
Inhaltsverzeichnis
1 Einfiihrung ..................................................................................................................................................... 1
1.1 JSP, was es leistet und was nicht .................................................................................................... 1
1.2 JSP-Programme verarbeiten Datenstrome ................................................................................. 2
1.3 Die Verkniipfung von Datenstromen und Programmen .......................................................... 4
1.4 Die Notation von JSP ...................................................................................................................... 6
1.5 JSP und Strukturierte Programmierung ..................................................................................... 12
1.6 Die Methode JSP ........................................................................................................................... 13
1.7 JSP und JSD .................................................................................................................................... 15
1.8 JSP in konkreten Projekten .......................................................................................................... 16
2 Grundlagen des JSP-Entwurfs ................................................................................................................. 18
2.1 Aufgabenstellung, SND und Beispiele ....................................................................................... 18
2.2 Datenschritt .................................................................................................................................... 20
2.2.1 Ableiten der Daten-Strukturdiagramme ......................................................................... 20
2.2.2 Eintragen der l:l-Entsprechungen .................................................................................. 41
2.3 Programmschritt ............................................................................................................................. 53
2.3.1 Ableiten des Programm-Srukturdiagramms ................................................................... 53
2.3.2 Konsistenzpriifung .............................................................................................................. 58
2.4 Anweisungsschritt .......................................................................................................................... 62
2.4.1 Ermitteln der Elementaranweisungen ............................................................................ 62
2.4.2 Zuordnung der Elementaranweisungen .......................................................................... 64
2.5 Textschritt ........................................................................................................................................ 69
2.5.1 Errnitteln der Bedingungen ............................................................................................... 70
2.5.2 Ableiten des Strukturtextes ............................................................................................... 72
2.6 Implementierung ............................................................................................................................ 75
2.6.1 Logischer/physischer Zugriff ............................................................................................ 75
2.6.2 Kodierung ............................................................................................................................. 78
2.6.3 Optimierung ......................................................................................................................... 82
2.6.4 JSP-Vorgehensmodell ........................................................................................................ 83
2.7 Fallstudien ....................................................................................................................................... 84
3 Gruppenwechselprobleme ........................................................................................................................ 86
3.1 Verschiedene Formen von Gruppenwechselproblemen ......................................................... 86
3.2 Effiziente Gruppensteuerung mit Gruppierwort ...................................................................... 91
3.3 Fallstudien ....................................................................................................................................... 96
4 Fehlerbehandlung ...................................................................................................................................... 99
4.1 Verschiedene Formen fehlerhafter Daten ................................................................................ 99
4.2 Fehlerbehandlung bei den drei Strukturkomponenten ........................................................ 102
4.3 Fallstudien .................................................................................................................................... 107
5 Mischen und Abgleichen ........................................................................................................................ 108
5.1 Mehrere Eingabe-Datenstrome ................................................................................................ 108
5.2 Mischen von Datenstromen ....................................................................................................... 108
5.3 Abgleichen von Datenstromen ................................................................................................. 111
5.3.1 Abgleichen von zwei Eingabe-Datenstromen ............................................................. 111
5.3.2 Abgleichen von mehreren Eingabe-Datenstromen .................................................... 119
5.3.3 Abgleichen auf mehreren Ebenen ................................................................................. 123
5.4 Fallstudien .................................................................................................................................... 124
x
6 Erkennungsprobleme .............................................................................................................................. 126
6.1 Verschieden Formen von Erkennungsproblemen ................................................................. 126
6.2 Technik des mehrfachen Vorauslesens ................................................................................... 128
6.3 Vorpramm-Technik .................................................................................................................... 131
6.4 Backtracking-Technik ................................................................................................................ 132
6.4.1 Prinzip des Backtracking ................................................................................................. 132
6.4.2 Backtracking in Selektionen ........................................................................................... 133
6.4.3 Backtracking in Iterationen ............................................................................................. 138
6.4.4 Behandlung von unzulassigen Nebenwirkungen .......................................................... 142
6.4.5 posit-switch ......................................................................................................................... 145
6.5 Erkennungsprobleme auf mehreren Ebenen ......................................................................... 147
6.6 Fallstudien .................................................................................................................................... 147
7 Strukturkonflikte ...................................................................................................................................... 150
7.1 Typische Situationen fUr Strukturkonflikte ............................................................................ 150
7.2 Abgrenzungskonflikt ................................................................................................................... 151
7.3 Reihenfolgekonflikt .................................................................................................................... 155
7.4 Verflechtungskonflikt ................................................................................................................. 158
7.5 Fallstudien .................................................................................................................................... 161
8 Implementierung von Programmsystemen .......................................................................................... 162
8.1 Darstellung der Implementierung ............................................................................................ 162
8.1.1 System-Implementierungs-Diagramme ......................................................................... 162
8.1.2 Umformung von SNDs ..................................................................................................... 164
8.2 Kommunikation zwischen Programmen ................................................................................. 169
8.3 Programminversion .................................................................................................................... 172
8.3.1 Technik der Programminversion .................................................................................... 172
8.3.2 Standard-Programminversion ......................................................................................... 177
8.3.3 Programminversion bzgl. mehrerer Datenstrome ...................................................... 178
8.3.4 JSP-Unterprogramme ...................................................................................................... 180
8.3.5 Varianten der Implementierung ..................................................................................... 181
8.3.6 Implementierung bei Strukturkonflikten ...................................................................... 186
8.4 Implementierung von Online-Programmen ........................................................................... 188
8.4.1 Task oder Transaktion ..................................................................................................... 188
8.4.2 Programminversion bei Online-Programmen .............................................................. 190
8.4.3 ZerJegung von Online-Programmen .............................................................................. 191
8.5 Fallstudien .................................................................................................................................... 194
9 Werkzeuge fUr JSP ................................................................................................................................... 196
LOsungen der Obungen und Fallstudien .................................................................................................. 199
Anhang .......................................................................................................................................................... 305
Veneichnis der Abldinungen
DSD Daten-Struktur-Diagramm
EGW Erweitertes Gruppier-Wort
EOF End of File
GW Gruppier-Wort
JSD Jackson-System-Development
JSP Jackson-Strukturierte-Programmierung
PSD Programm-Struktur-Diagramm
SID System-Irnplementierungs-Diagramm
SND System-Netzwerk-Diagramm